Mélyebb betekintés az acetilszalicilsav pirolízisébe termogravimetriás mérések segítségével különböző gázatmoszférákban, 3. rész

Bevezetés

A gyógyszerészetben alig van olyan hatóanyag, amelyről többet írtak volna, mint az acetilszalicilsav (vagy röviden ASA; az angol nyelvű országokban még az Aspirin™ márkanevet is gyakran használják szinonimaként). Sikertörténete a 19. század végén kezdődött, amikor Dr. Felix Hoffmann a BAYER laboratóriumaiban először szintetizálta az anyagot szennyeződések nélkül. Napjainkban még mindig az egyik legnépszerűbb gyógyszer, amelyet széles terápiás tartományban használnak. A nem-szteroid gyulladáscsökkentők (NSAID) csoportjába tartozik, és fájdalom, láz és gyulladás kezelésére javallott. Ezenkívül nagy kockázatú betegeknél a szívroham vagy a stroke kiújulásának megelőzésére is alkalmazzák. Az ASA 1977-ben fájdalomcsillapítóként felkerült a WHO (Egészségügyi Világszervezet) "alapvető gyógyszerek listájára". [1]

Ez egy a négy alkalmazási jegyzet közül, amelyek részletesebben vizsgálják az acetilszalicilsav termikus viselkedését: Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás különböző gázlégkörökben, bomlási kinetika és a keletkező gázfajok.

Táblázat: Mérési paraméterek

Kísérleti

A mintaanyagot, az acetilszalicilsavat (CAS: 50-78-2) a Sigma Aldrich cégtől szereztük be > 99%-os tisztasággal. Ez egy fehér, kristályos por, amely három kristálymódosításban létezik [2]. Az I. forma, amelynek olvadáspontja körülbelül 137 °C [4], a legstabilabb környezeti hőmérsékleten és afelett [3].

A PirolízisA pirolízis szerves vegyületek termikus bomlása inert atmoszférában.pirolízis-kísérleteket általában nitrogén atmoszférában végzik, mivel az elérhető és viszonylag alacsony árú. Ezt több publikáció is tükrözi, például [5] és [6]. Annak a kérdésnek a megválaszolására, hogy a nitrogén alatt kapott eredmények általánosíthatók-e más atmoszférákra is, kísérletsorozatot végeztünk az acetilszalicilsav termikus viselkedésének vizsgálatára az öblítőgáz jellegének függvényében. A nitrogénen kívül más inertgáz atmoszférákat is használtak: héliumot és argont. A megfelelő mérési paramétereket az 1. táblázat foglalja össze.

A termikus viselkedés jellemzésére a NETZSCH TG 209 F1 műszert használtuk.

Az 1. ábra az acetilszalicilsav tipikus kétlépcsős bomlási profilját ábrázolja, amely az anyag áramló argon atmoszférában történő melegítéséből adódik. Az első lépés, körülbelül 190°C-os DTG-csúcshőmérséklettel, 47%-os tömegveszteséget mutat; a második lépés, 361°C-on (szintén DTG-csúcshőmérséklet), közel 53%-os tömegveszteséget mutat. A két tömegveszteségi lépés között azonban nem alakul ki valódi plató. Az első többé-kevésbé beleolvad a másodikba. Ez azt jelzi, hogy talán kettőnél több bomlási lépésről van szó. Annak lehetőségét, hogy itt egy ilyen összetettebb mechanizmusról van szó, az is alátámasztja, hogy a második DTG-csúcsnak a csökkenő lejtőn kb. 320 °C-nál egy jól látható válla van.

Ha összehasonlítjuk az argon atmoszférában kialakult helyzetet a nitrogén- és hélium atmoszférában azonos fűtési sebességgel végzett kísérletekkel (2. ábra), a viselkedés nitrogén körülmények között nagyjából megegyezik az argonban tapasztaltakkal, míg áramló hélium atmoszférában jelentősen megváltozik. Az első tömegvesztési lépcső kb. 18 százalékpontos növekedése (47%-ról közel 65%-ra) és ennek következtében a második tömegvesztési lépcső ugyanilyen mértékű csökkenése (53%-ról 35%-ra) figyelhető meg. Ezenkívül mindkét tömegvesztési lépés valamivel alacsonyabb hőmérsékletre tolódik, amit a DTG-csúcsok hőmérsékletének csökkenése jelez (4 K-ról 7 K-ra az első DTG-csúcs esetében és 11 K-ról 15 K-ra a másodiknál). Ez arra utal, hogy a hélium légkörben valami más történik, mint az argon és nitrogén légkörben.

Az irodalomban az acetilszalicilsav PirolízisA pirolízis szerves vegyületek termikus bomlása inert atmoszférában.pirolízisének mechanizmusaként kétlépcsős mechanizmust javasolnak, a köztitermékek egyidejű PárologtatásEgy elem vagy vegyület elpárolgása fázisátalakulás a folyékony fázisból gőzzé. A párolgásnak két típusa létezik: a párolgás és a forrás.elpárolgásával [7]. A NETZSCH által nitrogén-, valamint hélium atmoszférában, kötőjeles technikákkal, pontosabban FT-IR [6] és GC-MS [8] kombinációval végzett TGA/STA mérések alátámasztják ezt a hipotézist. Ez azt jelzi, hogy a bomlástermékek jellege független a gáz atmoszférájától.

A legnagyobb különbség az összes kísérlet között az alkalmazott tisztítógáz sűrűsége (lásd a 2. táblázatot). Ez legfeljebb 10-szeres mértékben különbözik.

Ez arra utal, hogy a nagyobb SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségű tisztítógáz nagyobb ellennyomást hoz létre, ami az illékony mintakomponensek gázatmoszférába való átjutásának csökkenését eredményezi. Ez a hatás különösen jól látható hélium használata esetén, amelynek sűrűsége sokkal kisebb, mint a nitrogéné vagy az argoné. Mivel a valódi Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlási reakciók függetlenek a környező inertgáz atmoszférától [10], talán a párhuzamos párolgást befolyásolja leginkább.

Az, hogy a Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás héliumban valamivel alacsonyabb hőmérsékleten megy végbe (pl. DTG-csúcs 183 °C-on, szemben a nitrogénben mért 187 °C-kal és az argonban mért kb. 190 °C-kal), e gáz nagyobb Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességének köszönhető (lásd a 3. táblázatot). Abban a hőmérséklettartományban, ahol a hősugárzás csak kisebb szerepet játszik, a minta a magasabb Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességű öblítőgázban valamivel hamarabb eléri a reakcióhőmérsékletet.

2. táblázat: SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. Sűrűségértékek 0°C-on és normál nyomáson a különböző tisztítógázok esetében

Táblázat: Hővezetési értékek szabványos körülmények között a különböző tisztítógázok esetében

Következtetés

Ez a példa azt mutatja, hogy a kiválasztott gáz atmoszférája nagy hatással lehet a termogravimetriás mérési eredményekre, még akkor is, ha az öblítőgáz nem viselkedik reakciópartnerként. A nagymértékben változó gázsűrűség hatással lehet a gáznemű vegyületeknek a minta felületéről a környező gázatmoszférába történő átvitelére - különösen, ha párolgásról van szó.